Исследователи отдела химии факультета наук о материалах и технике Калифорнийского института наносистем продемонстрировали ионисторы на основе графена. Для производства электродов они использовали DVD-диск и оптический DVD-привод.
Поделиться этой страницей в:
Схема нового суперконденсатора. Пояснения в тексте (иллюстрация UCLA).
Опытные образцы накопителей продемонстрировали удельную ёмкость на уровне химических батарей при сохранении удельной мощности как у типичных суперконденсаторов и также высокой живучести.
Новаторы из калифорнийского университета в Лос-Анджелесе оригинальный метод получения графеновых электродов для ионисторов и собственно сами , построенные по новой технологии.
Не первый раз учёные пробуют использовать в роли электродов, поскольку потенциально он может обеспечить лучшие характеристики устройства, по сравнению с традиционным активированным углём. Однако, затруднения вызывала подготовка графена и создание электродов с нужной структурой поверхности.
Американцы подошли к решению этой проблемы с неожиданной стороны. Слой оксида графита () они нанесли на диск DVD. Этот диск поместили в стандартный оптический привод, поддерживающий технологию гравировки рисунков . Далее компьютер дал приводу команду нанести на диск рисунок с микроскопическими деталями.
Под действием инфракрасного лазера оксид восстанавливался и отслаивался тонкими пластами графена, формируя сетку, состоящую всего из нескольких углеродных слоёв. Такой ажурный материал авторы работы назвали «гравированный лазером графен» (Laser Scribed Graphene — LSG).
К двум одинаковым электродам из LSG исследователи добавили сепаратор-электролит и получили суперконденсаторы с выдающимися данными.
«Наше исследование показывает, что новый суперконденсатор на основе графена хранит столько заряда, сколько обычные батареи, но при этом его можно заряжать и разряжать в сотни и тысячи раз быстрее», — заявил один из создателей LSG профессор Ричард Канер (Richard B. Kaner).
В новых электродах пути ионов электролита намного короче, чем в активированном угле, а это является одной из предпосылок для высокой пиковой мощности устройства и быстрой зарядки.
Кроме того, , что LSG обладает весьма большой удельной поверхностью – 1520 м2/г, а ещё — существенно большей, чем у активированного угля, проводимостью (1738 сименс на метр против 10-100 См/м).
Последнее свойство, наряду с хорошей механической прочностью LSG, позволило отказаться в конструкции конденсатора от дополнительных связующих и токоприёмников. LSG в новых устройствах работает и как активный материал, и как коллектор тока.
Вдобавок, учёные подобрали для своих конденсаторов загущенный полимерный электролит-гель, который заодно выступил в роли клея, скрепляющего слои накопителя вместе и даже в качестве сепаратора. Всё это заметно упростило прибор.
Эксперименты с новыми накопителями показали, что они почти не теряют своих выдающихся электрических параметров под механической нагрузкой и что система стабильно ведёт себя при большом числе циклов. Потому американцы считают свою опытную разработку предшественницей ультратонких и гибких систем хранения энергии для портативной электроники.
На главную
